Incertidumbre, Exactitud Y Precisión

29/01/2013
Laboratorio # 3
Incertidumbre, Exactitud y Precisión
Objetivos:
* Determinar la incertidumbre de la escala de aparatos e instrumentos de medición.
* Calcular e interpretar la incertidumbre de los datos experimentales.
* Determinar la precisión y la exactitud de un análisis.
Introducción:
La química, como toda ciencia, está caracterizada por la experimentación, la cualse basa en la medición de variables, como tiempo y longitud entre otros. Medir significa comparar o establecer la relación que existe entre un patrón aceptado y el objeto que se está midiendo, lo que conlleva a que toda medición difiera en mayor o menor grado del valor real, dependiendo de la exactitud de los aparatos utilizados.
La incertidumbre del aparato indica las limitaciones en lamedición y estas dependen de la escala que tiene el aparato. La incertidumbre es el ámbito de duda asociado con la lectura hecha. También puede definirse la incertidumbre como el error asociado con toda medición. Por ejemplo, si se pesa un objeto de un gramo en una balanza granataria, que tiene una escala con divisiones equivalentes a 0,1 g, puede asegurarse que el objeto pesa entre 0,95 y 1,05 g, lo quese expresa como 1,00 ± 0,05 g. esto quiere decir que se conoce con certeza el primer decimal y se tiene duda en el segundo decimal.
En una escala como esta (figura 1) puede leerse fácilmente si el jinetillo marca 0,9 ; 1,0 o 1,1 e inclusive, si esta mas o menos a la mitad de estos valores: 0,95 ; 1,05. En estos ejemplos, el cinco es la cifra estimada, pero NO puede decirse una lectura como 0.96,porque la escala no tiene las divisiones necesarias.
Si el objeto es un gramo exacto, se pesara en una balanza analítica podría decirse que el objeto pesa 1,0000 ± 0,0001 g; 0,05 es la incertidumbre de la balanza granataria y 0,0001 la de la balanza analítica. En un laboratorio de química, a menos que se indique lo contrario, se considera que la incertidumbre de un aparato de medición esnuméricamente igual a la mitad de la mínima división de la escala del instrumento.

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0,5 | | | | | 1 | | | | | | | | 1,5 |

Figura 1
A continuación se dan 3 ejemplos mas: la medición de 5 ml de un liquido en una probeta de 10ml de capacidad total, y en una probeta de 100 ml y en una de 250 ml.
La probeta de 250 ml es totalmente inapropiada para la medición de una cantidad tan pequeña como 5 ml, por la gran incertidumbre que ocasiona. En cada caso la incertidumbre de la medición es la mitad de la división mas pequeña del aparato.


División más pequeña de la escala = 1 ml
5,0 ± 0,5 ml

División mas pequeña = 2ml
5 ± 1 ml

División más pequeña de la escala = 0,2 ml
0,5 ± 0,1 ml
La incertidumbre en todos los casos indica las cifras que se conocen con certeza y la primera en la que se tiene duda (las cifras que tienen significado):
4,82 ± 0,01, indica que el valor puede estar entre 4,81 y 4,83.
El primer decimal se conoce con certeza y se tiene duda en el segundo.
Al determinar el número decifras significativas de una cantidad, debe tenerse en cuenta que los ceros a la izquierda de los otros dígitos solo se utilizan para indicar el orden de magnitud (posición de la coma), no son significativos. Por ejemplo: En la cantidad 0,005 ± 0,00001, los ceros solo indican la posición de la coma; también podría expresarse con notación exponencial como (5,08 ± 0,01) x 10-3. Por ello la cantidadtiene tres cifras significativas. En el dado 4,000 ± 0,001, los ceros si tienen significado; la incertidumbre indica que se conocen los dos primeros con certeza y el tercero es la cifra incierta; Por lo tanto hay cuatro cifras significativas.
Ninguna medición es exacta al 100%. Una pieza de la maquina se puede fabricar conforme a especificaciones que se miden en milésimas de pulgadas, o en...